直、交流发电机的工作原理详解

直、交流发电机的工作原理发电机的发电过程是一种能量转换过程，例如，水流动的能量带动水轮机转动，由水轮机带动发电机转动，并输出感应电动势，即将水库中水流的能量转换为电能。发电机基本的工作过程即为将各种带动发电机转子转动的机械能，通过电磁感应转换为电能的过程。1・直流发电机的工作原理直流发电机工作时，外部机械力的作用带动导体线圈在磁场中转动，并不断切割磁感线，产生感应电动势。图1所示为典型直流发电机的工作原理示意图。图1典型直流发电机的工作原理示意图

图2所示为直流发电机转子绕组开始旋转瞬间的工作过程。当外部机械力带动绕组转动时，线圈ab和cd分别做切割磁感线动作，根据电磁感应原理，绕组内部产生电流，电流的方向由右手定则可判断为：感应电流经线圈dcfcbfba、换向器1、电刷A、电流表、电刷B、换向器2形成回路。挽向暴I换向器己亦向技圈的遥初方'网线圜的遥动方向您电机转F空蛆逆时卦换间器I也溢必卯挽向暴I换向器己亦向技圈的遥初方'网线圜的遥动方向您电机转F空蛆逆时卦换间器I也溢必卯F拊站楚否输出叱谴及电流方向图2直流发电机转子绕组开始旋转瞬间工作过程珅神事机，皿大拇指侦M余•】个PJS季直.井且布雎手拿在一个平面内，把，手披人密场中,i上睡魅戏谁代野入尹心,大柿招临向绵曲位运成的JF虬那心恢4个手折场捐余片向威址熊成电鸵呐万闻” 业弟暨t归步出丁卵j图3所示为直流发电机转子绕组转过90°后的工作过程。当绕组转过90°时，两个绕组边处于磁场物理中性面，且电刷不与换向片接触，绕组中没有电流流过，F=0，转矩消失。

图3直流发电机转子绕组转过90°些狙料过M时，挠凯诅•距场构理中性面，洗翊的途功方向与麒场亦何”致或相匠，叩瞬间无切割独她纯作用.莪坦住此瞬I图3直流发电机转子绕组转过90°图4所示为直流发电机转子绕组再经90°旋转后的工作过程。受外部机械力作用，转子绕组继续旋转，这时绕组继续做切割磁感线动作，绕组中又可产生感应电流，该感应电流经绕组abfbcfcd、换向器2、电刷A、电流表、电刷B、换向器1形成回路。

电剧h由蜗勺换I旬片接楝纳幽中有电瞬希町感建电流丝我用酣口睨段向器、电帆•、电流庭，电岷B、机同寤1棉成回昭『- 「我：—宙摄堑转过知Fh曲找演的霆动扪诃图4直流发电机转子绕组再经90°旋转化'希H；电流为械铳5右手•，使大拇指与其很』个手监冷打，并IL膈眦推电剧h由蜗勺换I旬片接楝纳幽中有电瞬希町感建电流丝我用酣口睨段向器、电帆•、电流庭，电岷B、机同寤1棉成回昭『- 「我：—宙摄堑转过知Fh曲找演的霆动扪诃图4直流发电机转子绕组再经90°旋转化'希H；电流为械铳从图4中可以看到，转子绕组内的感应电动势是一种交变电动势，而在电刷AB端的电动势却是直流电动势，即通过换向器配合电刷，使转子绕组输出的电流始终是一个方向，即为直流发电机的工作原理。值得注意的是，在实际直流发电机中，转子绕组并不是单线圈，而是由许多线圈组成的，绕组中的这些线圈均匀地分布在转子铁芯的槽内，线圈的端点接到换向器的相应滑片上。换向器实际上由许多弧形导电滑片组成，彼此用云母片相互绝缘。线圈和换向器的滑片数目越多，发电机产生的直流电脉动就越小。一般中小型直流发电机输出的电压有115V、230V、460V，大型直流发电机输出电压为800V左右。JFW同性瞬间MHi昵的法动方伺2.交流同步发电机的工作原理交流同步发电机的工作过程可以简单看作为取消直流发电机中的换向器装置后的工作过程，即在发电机转子绕组旋转过程中无换向过程，电流输出方向发生变化的过程。另外，在交流同步发电机中，并不是由转子绕组做切割磁感线运动，而是由转子产生旋转的磁场（励磁装置为励磁绕组通入电流）使定子绕组做切割磁感线的运动，从而产生感应电动势，并通过接线端子引出。图5所示为交流发电机的工作过程示意图。就子歧眄谜恍赛L旋例菸成就转的说场.使定f敞切E,戒佬沌逐期，诂！K我伍仍119波为弛晡才向一定,胳坦插待即割碾恩珏J1蚣靛转瞬间,维调我1可在切割罹惑兴吨电流方向为bfi；tftiacdih/i切制庠悠浅，空E电诳力血为必―■，••「交流戏电机用嫡也电时，电睡犬倾时叶jtfiilJtiSfttb）交雎或电棍瞬刻再感也电就盈:成堆HL绕址讪处「磁场物刑申此循,Hi就枷谷对加和勺偏场刃向项扫拱II故.即!样向无可割触密/详川,垫组在lit甥间配地疝源过.游用mutttb）交雎或电棍瞬刻再感也电就盈:成堆HL绕址讪处「磁场物刑申此循,Hi就枷谷对加和勺偏场刃向项扫拱II故.即!样向无可割触密/详川,垫组在lit甥间配地疝源过.游用mutt族设也电机^「烧地逆邪针村向啜火枕曲JjJ'JAf*d御独过却“后,旌残泌：同1比帮曜螭戏,g电瓶方曹为I*墙圈点阿*过鼎匿观谜,Sfi庖电故感曲电旋经照跖b+杭F沸环七电渣机an々形值估格4"、%辑球地村过瓣*时,球陨的#刷占I，：电益旅博时眼时%A ■J箫悬和M抑气贫源图5交流发电机的工作过程示意图

交流同步发电机根据定子绕组输出相数，可以设计成产生单相或多相交流电压的发电机。图6为产生单相、两相和三相交流电压的基本设置。

(a)产生丁相电IEtbJ产生:帽相电承<e)(a)产生丁相电IEtbJ产生:帽相电承<e)产生三剧职限图6单相、两相和三相交流电压的基本设置图7所示为单相交流发电机工作原理示意图。磁铁旋转后，在两个定子绕组A、B中产生正弦波交流电动势e。将产生电动势的电源称为相，这种发电机使用由单相和两根电线供给的交流，称为单相交流，这种配电方式称为单相二线制。

(b)电路图(a)交旅发电机的构造旋样角度(C(b)电路图(a)交旅发电机的构造旋样角度(C)电动势的滥形图7单相交流发电机工作原理示意图在该类发电机中，定子槽内放置着3个结构相同的定子绕组AX、BY、CZ,其中A、B、C称为绕组的始端，X、Y、Z称为绕组的末端